+ All Categories
Home > Documents > CURS I-ANUL I

CURS I-ANUL I

Date post: 08-Jul-2015
Category:
Upload: tatymika
View: 156 times
Download: 0 times
Share this document with a friend

of 29

Transcript

ORGANIZAREA STRUCTURAL- FUNCiIONAL CELULEI

A

Celula are o - membrana celulara(plasmalema) ce o separ de mediul celular i un sistem de membrane intracelular. => Celula reprezint un sistem nalt compartimentat n care o serie de compartimente mici sunt incluse ntr-un compartiment mare, comun i continuu numit matrice citoplasmatic . Celula mai conine si o serie de compartimente subcelulare care sunt denumite organite celulare. Organitele celulare sunt de 2 tipuri -ansambluri macormoleculare localizate de obicei n matricea citoplasmaticEx: ribozomii, aparatul locomotor

-compartimentele celulare delimitate de o membran i care conin o matrice proprieEx: lizozomii, apratul Golgi, mitocondriile, reticulul endoplasmatic

MEMBANA CELULAR /PLASMALEMA 1.Tipuri morfo-functionale de biomembrane: Membrana celular propriu-zis care delimiteaz celula Membranele organitelor celulare Membranele specializate: Sinaptice Mielinice Membranele tisulare de natur epitelial n cazul unor organe i sisteme (ex: endoteliul capilar, mucoase digestive)

MEMBANA CELULAR /PLASMALEMA2.Functii fundamentale ale membranelor: Rol de delimitare fizico-chimic a mediului intracelular/extracelular. Rol de ap rare i secreie prin fagocitoz , endocitoz i exocitoz Rol n recunoaterea intercelular i ap rarea imunitar Roluri metabolice intracelulare Rol n adezivitate i relaii intercelulare Asigurarea distrubutiei asimetrice a componentelor ionice prin permeabilitatea selectiva si transportul activ, care sta la baza activitatii bioelectrice celulare, a transmiterii sinaptice,a proceselor de secretie si absorbtie digestive si renale Transferul de informatie prin hormoni, medicamente si alti stimuli fizico-chimici

Transportul prin membranele biologice Oricare ar fi modul de existen al celulelor,solitar sau grupate n esuturi,acestea au schimburi permanente si bidirectionale cu mediul in care traiesc. Expresia funcional a transportului prin membrane a fost denumit cu termenul de permeabilitate selectiv . Noiunea definete permeabilitatea restrns a stratului lipidic care permite trecerea doar a moleculelor liposolubile, iar proteinele inserate n stratul bilipidic i confer caracterul de selectivitate. Aceste proteine acioneaz n calitate de: Canale sau pori pentru variai ioni Transportori specifici pentru unii metabolii (aminoacizi) Pompe care cresc sau scad concentraia intracelular preferenial pentru anumii ioni

Transportul prin membranele biologiceTipuri de transport prin membrane: 1.Dpdv al transportului anumitor substane se disting : Sisteme de microtransfer Sisteme de macrotransfer prin membrane Ionii i moleculele mici trec cu adev rat prin membran , foarte rar prin bistratul lipidic, cel mai frecvent prin intemediul proteinelor intrinseci. Macromoleculele pot trece cu un fragment de membran deoarece sunt transportate n vezicule ce se desprind din plasmalema. n cadrul sistemelor de micrortransfer membranar, un criteriu bine stabilit de difereniere a modalit ii de realizare este consumul de energie.

Transportul prin membranele biologice2.Dpdv al consumului de energie exist transport pasiv/activ. pasiv= se realizeaza fara consum de energie, sunstantele strabatand membrana conform gradientului de concentratie sau electrochimic pentru ioni activ= se realizeaza impotriva gradientului de concentratie sau electrochimic , cu consum de energie metabolica

-

Fluxurile ionice transmembranare sunt rezultatul ambelor tipuri de transport, activ i pasiv, iar majoritatea substanelor sunt transportate datorit proteinelor din structura membranei

Transportul prin membranele biologice3. Dup nr speciilor de substane transportate avem: Sisteme de unitransport care transport prin membran o singur substan Sisteme de contransport care realizeaz transportul unei substane cuplat cu al alteia sau chiar al mai multor substane Simport = transportul celor dou substane sau al mai multor substane se face n acelai sens Antiport = transport se face n sensuri diferite

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv Transportul pasiv Substanele liposolubile si ionii de talie mica pot traversa membranele biologice in sensul gradientelor.Se distring astfel: Difuziunea simpl Difuziunea facilitat

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL A. DIFUZIUNEA SIMPL Trecerea subst prin membranele celulare f r intervenia vreunei molecule din structura acestora depinde de solubilitatea substanelor respective. Exist particule neutre dpdv electric(CO2, acizii grasi) care sunt liposolubile i str bat f uor membranele celulare. Viteza cu care str bat membranele celulare este direct proporional cu solubilitatea n lipide a substanei transportate. Cu toate acestea, avem nevoie de o for care s acioneze, iar aceast for este generat de diferenele de concentraie ntre cele dou compartimente separate de membran .

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL a. Difuziunea n sensul gradientului de concentraie. Toate elementele dintr-un lichid sunt ntr-o continu agitaie. Energia termic se manifest atunci cnd mediile n cauz au o temperatur superioar celei de 0 absolut. n aceste circumstane, se realizeaz amestecul acestor molecule. Acest amestec aleator al moleculelor poart numele de difuziune. Cu ct c% este mai mare, cu att coliziunea este mai probabil i mai mare. Daca 2 solutii separate de o membrana sunt in concentr diferite se creeaza un gardient de concentratie sau gradient chimic,datorita caruia coliziunea moleculara este mai frecventa in compartimentul mai concentrat astfel incat un nr, mai mare de molecule din acesta trec in cel mai diluat decat in sens invers n aceste situaii, agitaia termic se manifest n continuare, dar nr de molecule care p r sesc un compartiment este egal cu nr de molecule care vin din cel lalt compartiment si se realizeaz o stare de echilibru in care fluxul net de particule devine nul.

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL b. Schimburi n gradient electric Multe substane din lichidele organismului se g sesc n stare disociat (cationii + i anionii -). Micarea ionilor n i ntre diferite compartimente ale organismului depinde de nc rc tura lor electric . Dac ntre cele dou regiuni ale organismului exist diferene de sarcini electrice, atunci ionii nc rcai + (cationii) se deplaseaz spre zonele cu sarcini electrice negative i vice versa. Aceast diferen de nc rcare electric ntre diferitele p ri ale organismului realizeaz un gradient electric n care ionii se deplaseaz pn cnd se instaleaz o stare de echilibru. Existena n acelai timp a unui gradient electric i a unui gradient chimic asigur deplasarea substanelor n sensul gradientului electro-chimic i difuziunea conform acestui gradient electro-chimic este deci legat de forele electrice generate de diferena de potenial de o parte i de alta a membranei respective.

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL Difuziunea =proces al agitatiei termice a particulelor dintr-un mediu fluid se produce in tendinta realizarii unei stari de echilibru de a parte si alta a membranei Transportul substantelor prin difuziune depinde de: Solubilitatea moleculei transportate Marimea moleculei transportate Grosimea membranei

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL c. Osmoza Agitaia termic se aplic n egal m sur i moleculelor de ap dintrun fluid. n mod normal, ntr-o stare de echilibru, trecerile moleculelor de ap dintr-un sens n cel lalt sunt echivalente astfel nct fluxul net al moleculelor de ap este nul. Numai n acest mod volumul celular poate r mne constant. Totui, n anumite condiii poate s apar o diferen de concentraie transmembranar n sensul c de o parte i de alta a membranei exist o diferen de concetraie a unor solvii nedifuzibili astfel nct apa va fi atras din mediul mai puin concentrat spre mediul mai concentrat. De aici rezult un flux hidric net care traverseav membrana celular . Acest flux hidric poart numele de osmoz .

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL Trecerea apei din compartimentul diluat n cel cu concentraie mai crescut se realizeaz datorit unui fenomen de atragere a moleculelor de ap de c tre particulele din soluia mai concentrat datorit efectului osmotic dezvoltat de particulele solvite i acest efect osmotic este cu att mai mare cu ct nr particulelor nedifuzibile este mai mare. Efectul osmotic nu este influenat de dimensiunea particulelor. Presiunea osmotic efectiv este deci fora egal i de sens opus efectului osmotic dezvoltat de solvii i care ar mpiedica migrarea solventului.

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA SIMPL Osmoza are importanta in fiziologie deoarece dirijeaz repartiia apei ntre mediul intra i extracelular i ntre diferite compartimente ale spaiului extracelular. Presiunea osmotic a unei soluii nu depinde dect de nr de particule din soluie i nu de m rimea lor sau de greutatea lor molecular . Efectul osmotic al unui amestec de substane dizolvate este egal cu suma efectelor osmotice pentru fiecare substan luat separate. Soluiile care au aceeai presiune osmotic se numesc izotonice sau izoosmotice. Osmolaritatea mediului intern: 290mOsm (miliosmoli)=constanta homeostatic

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA FACILITAT B.DIFUZIUNEA FACILITAT Exist anumite substane care trec prin membranele celulare datorit particip rii la acest proces de transport a unui constituent membranar care cel mai adesea este de natura proteic . Acest constituent recunoate i fixeaz solvitul accelernd transportul s u. Aceste proteine se comport ca nite enzime prezente n membran .

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv DIFUZIUNEA FACILITAT Caracteristicile funionale ale transportorilor depind de natura i cantitatea de substan care este de transportat i constau n: Saturabilitate( cantitatea de substanta transportata prin membrana intr-un interval de timp este limitata, cunoscuta sub numele de transport maximal) Competiie( subst. chimice apropiate pot utiliza acelasi transportor pentru a traversa membrana. n contact cu transportorul se g sesc mai multe substane. Cantitatea substanei transportate n unitatea de timp va fi mai mic dect n situaia n care aceasta ar fi fost singur ,prin fenomenul competitiei) Specificitatea: Fiecare transportor este difereniat pentru transportul unei substane sau a mai multor substane care sunt similare dpdv chimic. Aceast particularitate a transportorului particip la caracteristica de selectivitate a transportorului.

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv al moleculelor hidrosolubile Moleculele hidrosolubile pot traversa membrana celular cu ajutorul unor proteine membranare care se pot comporta sub form de: 1. canale ionice 2. transportori si ionofori. 1. CANALELE IONICE Unele proteine integrale din structura membranei celulare pot crea c i hidrofile care pot traversa membrana sub forma unor canale permind astfel trecerea conform gradientelor a unor molecule mici sau ioni hidrofili. Exemple: canalele de Na i K, canalele de Ca si Cl

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv al moleculelor hidrosolubile 2. TRANSPORTORII Transportor (carrier) = protein membranar care leag /fixeaz un ion de o parte a membranei, moment n care i schimb conformaia spaial , iar dup ce elibereaz substratul de cealalt parte a membranei, revine la starea iniial i i poate relua ciclul. Ei indeplinesc rolul de oficiu de trecere a substantelor de o parte in cealalta a membranei, realizand o cavitate hidrofil m rginit de aceast protein membranar , n timp ce exteriorul este lipofil.

Transportul prin membranele biologiceTransportul pasiv al moleculelor hidrosolubile 2. IONOFORII Sunt transportori membranari endogeni sau exogeni care m resc permeabilitatea membranei pentru anumii ioni. Spre deosebire de transportori, care sunt proteine integrale, ionoforii realizeaz transportul transmembranar datorit posibilit ii de a realiza deplasarea n suveic dinspre faa extern spre cea intern i invers prin membrana celular .

Rata de transport la nivelul unei celule a acestor sisteme de tarnsportori depinde de: - constanta de afinitate a lor pentru substana transportat - de densitatea acestora n membrana celular .

Transportul prin membranele biologiceTransportul activ Procesele de transport activ sunt capabile s concentreze o substan ntr-unul din compartimentele organismului sau s realizeze o micare n direcie invers proceselor de difuziune cu consumul obligatoriu al unei p ri din energia total a sistemului. Condiiasine-qua-non ca acest transport s se desf oare este cuplarea direct sau indirect ntre mecanismul de transport i metabolismul celular. De altfel, n momentul iniierii sau al intensific rii proceselor de transport activ, automat se produce o cretere a metabolismului energetic. Energia necesara transporturilor active este reinnoita permanent datorite metabolismului subst. energetice. O alt caracteristic a proceselor de transport activ este c se pot realiza mpotriva gradientelor de potenial electro-chimic.

Transportul prin membranele biologiceTransportul activ Transportul activ intereseaz un nr mare de ioni, reacia energetic care l realizeaz are ca surs de energie ATP-ul . Practic, o ATP-az servete ca intermediar comun pentru: - transportul ionului - hidroliza ATP-ului. Energia care rezult din hidroliza ATP-ului se poate cupla cu proteina transportoare n 2 moduri: a. Direct n cazul transportului activ primar b. Indirect n care se utilizeaz i gradientul de concentraie ionic dintre compartimentele separate de membran n cazul trasnsportului activ secundar

Transportul prin membranele biologiceTransportul activ primar Se realizeaz de c tre o protein care are si rolul de a hidroliza substratul energetic. n timpul acestui proces de hidroliz a ATPului, aceast proteini /enzim se fosforileaz , moment n care i modific fie afinitatea situsului de legare a ionului fie conformaia. n ambele variante, se antreneaz o asimetrie de deplasare a substanelor transportate prin membran . Exemple: Na, K ATP-aza(pompa de Na,K) transporta Na-ul in afara celulei si K in celula realizand in repausul celular o concentr. F. mare a Na-ului in exteriorul celulei

Transportul prin membranele biologiceTransportul activ secundar Fenomenele de transport activ secundar realizeaz i menin diferene de potenial electro-chimic. Cel secundar reprezint baza transportului activ al unor ioni, glucoz , aminoacizi, fiind posibil ntruct odat cu ionul transportat, la transportor se cupleaz i un alt solvit. Acest ansamblu creat poart numele de port Dac transportul solvitului se face n acelai sens cu ionul = contransport sau simport Dac solvitul este transportat n sens invers ionului = antiport sau contratransport

Transportul prin membranele biologiceTransportul activ secundar Ex:- glucoza i aminoacizii sunt transportai n celul secundar transportului activ de Na( simport) Energia este furnizat de gradientul de concentraie, respectiv gradientul electrochimic al Na ntre interiorul i exteriorul celulei, gradient realizat prin procesul de transport activ primar al acestui ion. n acest sens, inhibarea producerii de ATP ntr-o celul determin ntr-o prim faz blocarea transportului activ al Na-lui cu sc derea gradientului transmembranar al Na-lui, urmate de oprirea transportului activ secundar care depinde exclusiv de acest gradient de Na drept surs de energie. Trecerea ionului de Na din compartimentul cu concentraie crescut n cel cu concentraie sc zut furnizeaz energie pentru realizarea transportului activ al altui solvit mpotriva gradientului s u (= definiie alternativ a transportului activ secundar)

Transportul prin membranele biologiceTransportul activ secundar Legarea solvitului de transportat de proteina transportoare este o etap obligatorie, transportorul proteic prezentnd o serie de propriet i cum ar fi: - specificitatea chimic (leag doar anumite subst pe care le cunoate) - saturaia situsurilor de legare pentru substana de transportat(s plafoneze viteza maxim de transport) Proteina din cadrul sistemului de transport activ secundar mai are i un situs de legare al unui ion al turi de situsul pe care l cunoatem deja i care leag substana de transportat. Cel mai frecvent proteina transportoare leag ionul de Na sau Cl sau K n cadrul acestui proces de transport secundar. Recapituland in procesele de transport activ secundar, ionul de Na se deplaseaz din mediul extracelular unde concentraia lui este foarte ridicat n interiorul celulei n sensul gradientului de concentraie, n timp ce substana de transportat se deplaseaz mpotriva gradientului de concentraie, adic de la o concentraie sc zut c tre o concentraie ridicat .

Transportul glucozei la nivelul enterocitului Transportul glucozei din lumenul intestinal n snge parcurge dou etape: - din lumenul intestinal n enterocit, glucoza este transportat n cuplu cu ionul de Na, realizndu-se concentrarea acesteia n celul - din enterocit, glucoza este transportat n lichidul interstiial al vilozit ii de o alt protein transportoare dependent de concentraia extracelular a ionului de Na prezent la nivelul regiunii latero-bazale a membranei celulare

TRANSPORTUL MACROMOLECULELOR de ex: proteinele sintetizate in reticulul endoplasmatic se realizeaza prin: 1. Endocitoza = transportul unor substane din mediul extracelular n interiorul celulei cu ajutorul unor vezicule formate din membrana celular . n funcie de natura substanei transportate, endocitoza poate fi: Fagocitoza cu importan deosebit n ap rarea nespecific , dar i n ndep rtarea celulelor mb trnite. Const n introducerea pe calea veziculelor a unor particule din mediul extracelular n celul . Pinocitoza = introducerea pe calea veziculelor n interiorul celulei a unui coninut lichidian din mediul extracelular. Aceast pinocitoz se poate realiza independent de receptori sau mediat de acetia.

TRANSPORTUL MACROMOLECULELOR

2.Exocitoza= fuziunea unor vezicule din citoplasm cu membrana celular , urmat de expulzarea coninutului veziculei nafara celulei Exemplu: la celulele secretoare i la nivelul terminaiei sinaptice 3. Transcitoza= procesul de transport al unor subst. pe calea veziculelor care, formate la nivelul polului apical sau bazal al celulei, traverseaza ca atare citoplasma si deverseaza continutul la polul opus al celulei.Acest proces este mai activ la nivelul celulelor endoteliale din structura capilarelor sanguine


Recommended